機(jī)載錨桿鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)掘錨一體化的幾點(diǎn)思考

機(jī)載錨桿鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)掘錨一體化的幾點(diǎn)思考1、國(guó)內(nèi)機(jī)載錨桿鉆機(jī)研究現(xiàn)狀我國(guó)煤礦錨桿支護(hù)技術(shù)起步較晚，掘錨一體化技術(shù)研究才剛剛起步，目前還沒(méi)有能力生產(chǎn)連續(xù)采煤機(jī)和掘錨機(jī)組。根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況，大多數(shù)礦井煤巷機(jī)械化掘進(jìn)施工中一般采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)配單體錨桿鉆機(jī)的作業(yè)方式，這種作業(yè)方式存在的主要問(wèn)題是綜掘機(jī)開(kāi)進(jìn)退出非常頻繁，開(kāi)機(jī)率不高，單體錨桿鉆機(jī)依靠人工頻繁搬動(dòng)，造成輔助作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，占用人員多、掘進(jìn)效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、單進(jìn)水平低等。對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)加裝機(jī)載錨桿鉆機(jī)是解決綜掘諸多缺點(diǎn)的可行方法，國(guó)內(nèi)在這方面做了許多有益工作。近年來(lái)，隨著煤炭需求量的增長(zhǎng)和采煤技術(shù)的革新，掘進(jìn)問(wèn)題再次成為煤礦生產(chǎn)的瓶頸，國(guó)內(nèi)多家掘進(jìn)機(jī)公司和科研單位對(duì)機(jī)載錨桿鉆機(jī)進(jìn)行了研制。如三一重工集團(tuán)、石家莊煤機(jī)、佳木斯煤機(jī)廠和煤科總院太原分院等都對(duì)機(jī)載錨桿鉆機(jī)進(jìn)行了相應(yīng)研究。煤科總院太原分院、西安科技大學(xué)和神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)共同研究開(kāi)發(fā)的機(jī)載全液壓?jiǎn)伪坼^桿鉆機(jī)，正處于樣機(jī)的生產(chǎn)加工階段。懸臂式掘進(jìn)機(jī)加裝機(jī)載錨桿鉆機(jī)并不能實(shí)現(xiàn)掘錨平行作業(yè)，只能依次順序作業(yè)，即掘進(jìn)機(jī)截煤完成后停機(jī),然后利用液壓缸、滑道等將機(jī)載錨桿鉆機(jī)推展至巷道迎頭，進(jìn)行打眼、安裝錨桿作業(yè)。我國(guó)目前已有研究單位結(jié)合ABM20型掘錨機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)開(kāi)始研制適合我國(guó)煤礦井下使用的掘錨平行作業(yè)機(jī)組，但到目前為止我國(guó)還沒(méi)有自行研制的掘錨機(jī)組。2、機(jī)載錨桿鉆機(jī)主要特點(diǎn)目前已有多家研究單位與煤炭企業(yè)合作，在吸收引進(jìn)國(guó)外掘錨一體化設(shè)備基礎(chǔ)上，針對(duì)不同煤礦的特殊地質(zhì)條件，自主研發(fā)出多款適合具體條件下的機(jī)載錨桿鉆機(jī)。該機(jī)組主要具有如下特點(diǎn)：降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了錨護(hù)工作環(huán)境。在綜掘巷道中，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)割煤，出煤后，掘進(jìn)機(jī)后撤3-5m，然后將單體錨桿鉆機(jī)人工移至工作面，進(jìn)行打眼作業(yè)，打眼作業(yè)完成后還需將單體錨桿鉆機(jī)移出工作面。使用該機(jī)組可以避免工人反復(fù)搬動(dòng)單體錨桿鉆機(jī)，打眼無(wú)需人工搬動(dòng)錨桿鉆機(jī),只需簡(jiǎn)單操縱閥柄即可完成；割煤、出煤后，不需后撤掘進(jìn)機(jī)就可完成錨護(hù)作業(yè)，因此減少了掘進(jìn)機(jī)反復(fù)倒退、前進(jìn)，對(duì)煤巷底板造成的影響，改善了煤巷底板環(huán)境；適應(yīng)巷道斷面范圍廣，可滿足不同形狀巷道和一般規(guī)程要求的大部分頂錨桿和幫錨桿的打設(shè)，與連續(xù)采煤機(jī)和掘錨機(jī)相比，適應(yīng)巷道高度和寬度尺寸相對(duì)較小；機(jī)載錨桿鉆機(jī)設(shè)計(jì)靈活，針對(duì)性、適應(yīng)性強(qiáng)?？筛鶕?jù)不同掘進(jìn)機(jī)機(jī)型、地質(zhì)條件和巷道斷面要求，設(shè)計(jì)成單臂或雙臂機(jī)載錨桿鉆機(jī)形式；掘進(jìn)機(jī)加裝機(jī)載錨桿鉆機(jī)后體積相對(duì)較小，可以給井下工人提供較為寬松的作業(yè)環(huán)境，便于井下工人生產(chǎn)，同時(shí)也便于掘進(jìn)頭通風(fēng)；機(jī)載錨桿鉆機(jī)對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)性能影響小，包括掘進(jìn)機(jī)司機(jī)操作方便性、安裝機(jī)載錨桿鉆機(jī)后的重心位置及接地比壓改變、配套后的維檢難度等；采用機(jī)載液壓錨桿鉆機(jī)與懸臂式掘進(jìn)機(jī)的配套方式,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。液壓錨桿鉆機(jī)與掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)集成，共用一套液壓系統(tǒng)，這樣可以省去為錨桿鉆機(jī)另配置獨(dú)立的動(dòng)力源所帶來(lái)的額外開(kāi)支；掘進(jìn)機(jī)機(jī)載錨桿鉆機(jī)與綜掘作業(yè)方式相比，所需工作人員較少，除更換鉆桿、裝錨桿、裝藥工序外，其余所有操作均由一人完成；機(jī)載錨桿鉆機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，故障檢查、維修容易。3、機(jī)載錨桿鉆機(jī)主要存在問(wèn)題機(jī)載錨桿鉆機(jī)安裝方式機(jī)載錨桿鉆機(jī)受到懸臂式掘進(jìn)機(jī)自身?xiàng)l件限制，一般只能安裝1臺(tái)或2臺(tái)錨桿鉆機(jī)，目前安裝方式有2種選擇：①安裝在掘進(jìn)機(jī)截割臂上又稱作機(jī)頭式機(jī)載錨桿鉆機(jī)；②安裝在掘進(jìn)機(jī)機(jī)身上又稱作機(jī)身式機(jī)載錨桿鉆機(jī)(見(jiàn)表1)。表1機(jī)載錨桿鉆機(jī)安裝方式機(jī)頭式機(jī)載錨桿鉆機(jī)通常安裝2臺(tái)液壓錨桿鉆機(jī)，利用液壓油缸將錨桿鉆機(jī)整體推移至巷道迎頭，進(jìn)行打眼、錨桿安裝工作。這種安裝方式又分為2種，一種是安裝在截割臂前部(見(jiàn)圖1(a))，該裝備優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，重量輕，機(jī)載錨桿鉆機(jī)展開(kāi)行程短，可快速推進(jìn)至迎頭，缺點(diǎn)是機(jī)載錨桿鉆機(jī)重量均落在掘進(jìn)機(jī)截割臂上，打眼定位主要依靠掘進(jìn)機(jī)截割臂的移動(dòng)完成，靈活性相對(duì)較差；另一種是安裝在截割臂后部(見(jiàn)圖1(b))，該裝備優(yōu)點(diǎn)是機(jī)載錨桿鉆機(jī)重量由掘進(jìn)機(jī)機(jī)身和截割臂共同承擔(dān)，打眼定位不需要調(diào)動(dòng)掘進(jìn)機(jī)就可完成，相互之間實(shí)現(xiàn)閉鎖，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，重量較重，適應(yīng)巷道斷面較大。由于司機(jī)操作臺(tái)一般在掘進(jìn)機(jī)機(jī)身側(cè)面，當(dāng)司機(jī)操作掘進(jìn)機(jī)截煤時(shí)，以上2種機(jī)頭式機(jī)載錨桿鉆機(jī)均會(huì)影響到掘進(jìn)機(jī)司機(jī)的操作視線。圖1機(jī)頭式機(jī)載錨桿鉆機(jī)機(jī)身式機(jī)載錨桿鉆機(jī)是利用液壓油缸和滑道將機(jī)載錨桿鉆機(jī)整機(jī)推移至巷道迎頭，進(jìn)行打眼、安裝錨桿工作。該機(jī)型的機(jī)載錨桿鉆機(jī)重量全部由掘進(jìn)機(jī)機(jī)身承擔(dān)，結(jié)構(gòu)受力較合理，掘進(jìn)機(jī)和機(jī)載錨桿鉆機(jī)之間不允許同時(shí)動(dòng)作，相互之間實(shí)現(xiàn)閉鎖，人員操作較安全，打眼定位不需移動(dòng)掘進(jìn)機(jī)就可完成。通常有2種安裝方式，一種安裝在掘進(jìn)機(jī)機(jī)身頂部，根據(jù)掘進(jìn)機(jī)機(jī)型和巷道條件可以安裝1臺(tái)或2臺(tái)機(jī)載液壓錨桿鉆機(jī)，該裝備優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較緊湊、簡(jiǎn)單，重量較輕，打眼定位靈活，不影響掘進(jìn)機(jī)司機(jī)操作視線，缺點(diǎn)是錨桿鉆機(jī)懸空進(jìn)行打眼作業(yè)，懸伸臂、操作臺(tái)和導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)受力較大,機(jī)構(gòu)不穩(wěn)定；另一種安裝在掘進(jìn)機(jī)機(jī)身兩側(cè)(見(jiàn)圖2),該設(shè)備優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠，能同時(shí)打頂眼和幫眼；缺點(diǎn)是整體結(jié)構(gòu)不緊湊，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，重量較重，推展行程消耗時(shí)間較長(zhǎng)，只能適應(yīng)斷面較大的巷道。圖2機(jī)身兩側(cè)安裝機(jī)載錨桿鉆機(jī)懸臂式掘進(jìn)機(jī)加裝機(jī)載錨桿鉆機(jī)的安裝方式，會(huì)對(duì)將來(lái)該機(jī)組能否充分發(fā)揮其最優(yōu)性能造成重大影響，必須針對(duì)具體掘進(jìn)機(jī)機(jī)型，具體煤礦井下特殊地質(zhì)條件，特殊巷道斷面形狀要求，認(rèn)真研究機(jī)載錨桿鉆機(jī)安裝方式，科學(xué)合理地確定出機(jī)載錨桿鉆機(jī)的安裝方案，只有這樣才能在今后使用當(dāng)中達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)21世紀(jì)初，隨著技術(shù)發(fā)展及對(duì)安全的要求，石家莊煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司等單位研制了在懸臂式掘進(jìn)機(jī)上加裝機(jī)載液壓臨時(shí)支護(hù)。該I臨時(shí)支護(hù)減小了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，加快了臨時(shí)支護(hù)速度，在煤礦得到較好應(yīng)用。目前懸臂式掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)掘錨一體化設(shè)備的臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)仍未得到有效解決，仍然是一個(gè)技術(shù)難題，若將臨時(shí)支護(hù)和錨桿鉆機(jī)簡(jiǎn)單地安裝在掘進(jìn)機(jī)上，則掘進(jìn)機(jī)負(fù)重太重，嚴(yán)重影響掘進(jìn)機(jī)正常工作，同時(shí)，煤巷底板抗壓強(qiáng)度較低，也會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的臥底現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)該機(jī)組的臨時(shí)支護(hù)基本采用較傳統(tǒng)的金屬前探梁的方式，該方法利用頂板已安裝好的錨桿懸吊若干根工字鋼或鋼管，迎頭掘進(jìn)后，及時(shí)前移前探梁,起到臨時(shí)支護(hù)的作用。這種方式雖然簡(jiǎn)單，但完全由人工操作，支護(hù)空頂間距大，支護(hù)強(qiáng)度低，給機(jī)械化程度較高的掘進(jìn)工作帶來(lái)很大安全隱患。因此，必須研究出重量輕、安全、方便、快捷有效的機(jī)載臨時(shí)支護(hù)或獨(dú)立的臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)，從而能有效控制巷道頂板，保證工人作業(yè)安全，進(jìn)一步發(fā)揮機(jī)組整體性能。機(jī)械化鋪網(wǎng)作業(yè)懸臂式掘進(jìn)機(jī)加裝機(jī)載錨桿鉆機(jī)完成了截煤、打眼安裝錨桿的機(jī)械化作業(yè)，但對(duì)于錨網(wǎng)支護(hù)巷道還有一項(xiàng)很重要的鋪網(wǎng)工作，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，仍采用較傳統(tǒng)的手工鋪網(wǎng)方式，由人工將金屬網(wǎng)搬運(yùn)至鋪網(wǎng)地點(diǎn)，利用手工進(jìn)行鋪網(wǎng)作業(yè)，這種鋪網(wǎng)方式速度慢，不適合掘錨一體化設(shè)備快速掘進(jìn)的特點(diǎn)，必然影響掘進(jìn)速度。因此，有必要研究機(jī)載鋪網(wǎng)機(jī)或獨(dú)立的自移式鋪網(wǎng)設(shè)備，金屬網(wǎng)在鋪網(wǎng)設(shè)備上，隨著掘進(jìn)機(jī)前移，當(dāng)機(jī)載錨桿鉆機(jī)打完錨桿眼后、人員只需簡(jiǎn)單操作鋪網(wǎng)設(shè)備，便可將金屬網(wǎng)鋪到指定位置，完成永久支護(hù)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)掘、支、護(hù)工作的機(jī)械化、流水化作業(yè)從而大幅度提高煤巷掘進(jìn)速度。錨桿安裝工藝支護(hù)時(shí)間中最長(zhǎng)的。安裝錨桿的工藝過(guò)程一般為：安裝鉆桿一打眼一退出鉆桿及清孔一安裝藥卷及插人錨桿一攪拌及安裝托盤(pán)、螺帽。由于受到國(guó)內(nèi)錨桿支護(hù)技術(shù)限制，機(jī)載錨桿鉆機(jī)打眼、安裝錨桿工作仍然采用較為傳統(tǒng)的錨桿安裝工藝過(guò)程，必然影響掘錨一體化機(jī)組掘進(jìn)速度，這是目前機(jī)載錨桿鉆機(jī)在煤礦使用效果不佳，不能有效提高煤巷掘進(jìn)速度的一個(gè)重要原因，因此，有必要針對(duì)錨桿安裝工藝，研究出新型錨桿支護(hù)裝備來(lái)改變傳統(tǒng)錨桿安裝方法，從而提高我國(guó)煤巷錨桿施工的整體水平，使煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)更加適應(yīng)掘錨一體化實(shí)現(xiàn)煤巷快速掘進(jìn)的要求。目前，澳大利亞正在開(kāi)發(fā)試驗(yàn)錨桿自鉆進(jìn)注入樹(shù)脂錨固劑的新型錨桿支護(hù)體系，以滿足掘錨一體化巷道快速掘進(jìn)的需要。這種錨桿支護(hù)體系直接利用帶一次性鉆頭的超高強(qiáng)錨桿鉆進(jìn)，取消了換鉆桿、插入樹(shù)脂藥卷、攪拌樹(shù)脂等環(huán)節(jié)，使錨桿安裝工序大為簡(jiǎn)化。4、結(jié)語(yǔ)目前國(guó)內(nèi)懸臂式